Đồ án lập trình PLC s7 300 điều khiển cho thang máy nhà 5 tầng

Đồ án lập trình PLC s7 300 điều khiển cho thang máy nhà 5 tầng

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Phan I:Mo Dau

1 Lý do thực hiện đồ án môn học

Trong xu thế phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thị trường sự tăng trưởng

về kinh tế, sự ổn định về chính trị xã hội gắn liền với sự phát triển của các chung

cư ,siêu thị, nhà cao tầng, các công trình xây dựng phục vụ nhu cầu đời sống xã

hội, cũng như phát triển kinh tế xuất phát từ thực tế nhu cầu của con người cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống băng tải cầu thang máy đã và đang sử dụng rộng rãi để phục vụ nhu cầu hàng hoá truyền tải thiết bị cũng như nhu cầu đi lại của con người Để đáp ứng những điều kiện trên em đã nghiên cứu xây dựng mô hình cầu thang máy với đề tài “ Tính toán thiết kế trang bị điện mô hình điều khiển thang máy nhà 5 tầng dung PLUC — S7 — 300”

2 Mục đích thực hiện đồ án môn học

Thực hiện đồ án môn học trang bị điện giúp cho cái nhìn tổng thể về kiến

thức chuyên ngành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh nghiệm và tác phong công nghiệp.Trong quá trình thực hiện đề tài giúp chúng ta trao đổi kiến

thức của mình với bạn bè,giáo viên bộ môn từ đó mà ta có thể vận dụng kiến thức lý thuyết của mình trong thực tế có khả năng tiếp cận được thị trường tốt hơn

3 Nội dung thực hiện

Đồ án môn học “ Tính toán thiết kế trang bị điện mô hình điều khiển thang máy nhà 5 tầng dung PLC — S7 — 300” cần thực hiện nhiệm vụ sau:

- Khái quát chung về thang máy

- _ Truyền động điện cho thang máy

-_ Tính chọn các thiết bị

- Đưa ra được mô hình thang máy

- _ Tính toán và chọn thiết bị cho mô hình thang máy

-_ Lập trình điều khiển thang may bằng bộ lập trình PLC

4 Phương pháp thực hiện

Trong quá trình thực hiện thiết kế đồ án môn học em đã vận dụng những kiến thức chuyên ngành được đào tạo, qua khảo sát thực tế đã thu nhập những số liệu phục vụ cho việc thiết kế và tham khảo một số tài liệu chuyên ngành

5 Câú trúc đô án

Đề tài được em tiến hành theo bước như sau:

Phần I: Mở đâù

Phần II: Nội dung

Chương 1: Khái quát chung về thang máy

Chương 2: Truyền động điện cho thang máy

Chương 3: Tính toán mô hình thang máy

Phần HI: Kết luận và kiến nghị

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Đức /ỗ

Chương I

GIỚI THIỆU CHUNG THANG MÁY

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và chở người theo phương

thẳng đứng Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng trong các ngành

sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ Nó đã thay thế cho sức lực của

con người và đem lại năng suất lao động cao Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy cũng được sử dụng rộng rãi ở các nhà làm việc cao tầng, cơ quan, khách sạn Thang máy đã trở thành một vấn đề quan trọng trong cạnh tranh xây dựng và

chiếm một chi phí tương đối lớn Trong các hệ thống dịch vụ, bán hàng việc có một thang máy tốt, đẹp, tiện lợi để phục vụ cũng là một yếu tố thu hút khách

hàng

Tuỳ thuộc vào các chức năng, thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau: 1.2.1 Phân loại theo chức năng :

a Thang máy chở người :

- Thang máy chở người trong các nhà cao tầng : Có tốc độ chậm hoặc trung bình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật

- Thang máy dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu

về tốc độ di chuyển và có tính ưu tiên đáp ứng đúng các yêu cầu của bệnh viện

- Thang máy dùng trong các hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng được các điều

kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động môi trường về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn

b Thang máy chở hàng :

Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trong nhà ăn, thư viện Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang

để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động

1.2.2 Phân loại theo tốc độ di chuyển:

- Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s : Hệ truyền động buồng thang thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc dây quấn, yêu cầu về

dừng chính xác không cao

1.2.3 Phân loại theo trọng tải:

- Thang máy loại nhỏ Q < 160kG

- Thang máy trung bình Q = 500 + 200kG

- Thang máy loại lớn Q > 2000 kG

1.3 KET CAU CUA THANG MAY

Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-1

Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng I cho đến đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra

vào Để nâng- hạ buồng thang, người ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 được nối trực

tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp, buồng thang máy được nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp và động cơ

có nắp hộp giảm tốc 5 với tỷ số truyền ¡= 18 + 120

Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thường dùng 1 đến 4

sợi cáp) Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn

hướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli trượt có bọc cao

su bên ngoài) Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng 6

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Hình 1-1: Kết cấu cơ khí của thang máy

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Chức năng của một số bộ phận trong thang máy

1 Cabin: là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó

sẽ là nơi chứa hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề

ra về kích thước, hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt , là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo

chuyển động êm nhẹ , chính xác không dung đật trong cabin trong quá trình làm

việc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay không có tải người ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến

trên hai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ

2 Động cơ: là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định

làm quay puli kéo cabin lên xuống Động cơ được sử dụng trong thang máy là

động cơ 3 pharôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang

máy

Độngcơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm

3 Phanh: là khâu an toàn , nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im

ở các vị trí dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang

phanh gắn gắn đồng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh được

phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ

4 Động cơ cửa: Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng , rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang đòng thì cửa sẽ mở tự động nhờ

bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm

5 Cửa: gồm cửa cabin và cửa tầng cửa cabin để khép kín cabin trong

quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khachs hàng và

ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn

bộ giếng thang và các thiết bọi trong đó Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động

để đảm bảo đóng mở kpj thời.Bộ hạn chế tốc độ : là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vạn tốc cho phép , bộ hạn chế tốc

độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển động cơ và phanh làm việc

Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc, các chỉ thị số báo chiều chuyển động được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy

Sơ đồ động của hệ thống :

1 - Puly ma sat

2 - Cap nang

3- Cabin 4- Đối trọng

5 - Cap dién Cabin

có chiều cao nâng lớn trọng lượng cáp nâng tương đối lớn nên trong sơ đồ động

người ta treo thêm các cáp hoặc xích cân bằng phía dưới cabin hoặc đối trọng (

cáp 5 ) Puly ma sát 1 có các loại rãnh cáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang

mỗi sợi cáp riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ ba đến năm

rãnh

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Đối trọng là bộ phận cân bằng đối với thang máy có chiều cao không lớn người ta thường chọm đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng

lượng ca bin và một phần tử tải trọngnâng bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện

và không dùng cáp và xinh cân bằng.việc trọn các thông số cơ bản của hệ thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằng lơns nhất và trọn cáp tính công suát động cơ và khả năng kéo của puly ma sát

L5 YÊU CẦU VE AN TOAN TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này

đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu

Để đảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố

Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo

vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, khi cấp điện

cho động cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm

nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thể

chuyển động được Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi

1.5.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy :

a Phanh bảo hiểm :

Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc

độ vượt quá (20 + 40)% tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu : Phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được dử dụng rộng rãi

hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìm được biểu diễn trên hình 2-1

Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang , gọng kìm 2 trượt theo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường Nằm giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4 Hệ

truyền động trục vít có hai loại ren : ren phải và ren trái

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Hình 1.2 Phanh bảo hiểm kiểu kìm

Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu

đai truyền 3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh

dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang

vào thiết bị an toàn cho buồng thang như ngắt mạch điện 7

động cơ, đưa thiết bị chống rơi vào làm việc

Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ được '°

Cáp 2 treo vòng qua puli l, puli I quay được là nhờ s

chuyển động của cáp qua ròng rọc cố định 9 Ròng rọc này

dẫn hướng cho cáp Trường hợp cáp bị đứt hay bị trượt thì ¢

vận tốc Cabin tăng lên, puli I cũng quay nhanh lên vì dây

cáp chuyển động cùng với Cabin Đến một mức độ nào đó

lực ly tâm sẽ làm văng quả văng 3 đập vào cam 4 Cam 4

tác động vào công tắc điện 10 làm cho động cơ dừng lại

Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại Trong

khi đó Cabin vẫn rơi xuống và cáp 2 sẽ kéo thanh đòn bẩy

8 (gắn vào Cabin) làm cho bộ chống rơi làm việc

Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt

động gọi là tốc độ nhả Theo kinh nghiệm tốc nhả thường

bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của thang

1.5 2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố :

Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ

Hình 1.3:

Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ

và hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần

được kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quá giới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới Điều này có nghĩa là khi thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép, còn khi thang đã xuống dưới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên Để thực hiện điều này người ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh và đáy thang Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vận hành khác khi buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc đáy

e Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấn

hãm khẩn cấp trong buồng thang

e Để dừng thang trong những trường hợp khẩn cấp và để buồng thang không

bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt

ở đáy thang

e Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồng

thang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác

e _ Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có tín hiệu báo sắp đóng cửa Cabin

1.5.3 DỪNG CHÍNH XÁC BUỒNG THANG

Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác

sẽ gây ra các hiện tượng sau :

° Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng

thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất

e - Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc

dỡ hàng

Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

Hỏng thiết bị điều khiển

Gây tổn thất năng lượng

Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí

Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đây tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm : mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau : Khi buồng thang đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

dừng buồng thang Trong quãng thời gian At (thời gian tác động của thiết bị

điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là :

Trong đó : vụ - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s]

Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang Trong thời gian

này, buồng thang đi được một quãng đường S"

Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng

của lực F, : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-)

S" cũng có thể viết dưới dạng sau:

œ; - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]

D - đường kính puli kéo cáp [m]

1 - tỷ số truyền Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là:

>D J.Ϥ 5

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm

sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải và

không tải

Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :

S; “Ss

~ 2

Trong đó: S, - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

S, - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem

hinh 1-3

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ Bảng 1-lIđưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng As

Hệ truyền động điện vi a 2 Gia chinh Xá

điều chuyển tốc khi đừng

chỉnh [m/s] [m/s”] [mm]

tốc độ

Động cơ KĐB rô to lồng sóc Icấp tốc độ |1:1 |0,8 1,5 +120+

150 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ |1:4 | 0,5 1,5 +10+ l5 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ |1:4 |1 1,5 +25+35

1.6 ANH HUONG CUA TOC DO, GIA TOC VA BDO GIAT DOI VOI

HE TRUYEN DONG THANG MAY

Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Việc buồng thang chuyển động

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy Các tham số chính đặc trưng cho chế độ là việc của thang máy là : tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a [m/s”] và độ dật p[m/s”]

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng

Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lén v = 3,5m/s , gid thành tăng lên 4+5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà chọn thang máy

có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây

ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở V V )

Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m / SẺ

Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách, được đưa ra trong bảng 2-2

2 của tốc độ p= = ) Khi gia tốc a < 2m /s” thì độ dật không quá 20m/s”

l Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình 1-5

Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng thang : mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Biểu đồ tối ưu hình 2-4 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều (F- Ð) Nếu dùng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc

độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu

Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn : Mở máy chế độ

Hình 1-5 Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S,

tốc độ v, gia tốc a và độ dật p theo thời gian

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Đức /ỗ

Chương 2 TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO THANG MÁY

2.1 trang bị truyền động chính

Truyền động chính cho cầu thang máy là truyền động nâng hạ buồng

thang.Muốn cho buồng thang di chuyển được chúng ta dùng một động cơ kéo chuyển độmg qua dây cáp ở sau động cơ có một hộp điều tốc để điều chỉnh tôc

- _ G„„ là khối lượng buồng thang

-_ G„ là khối lượng dối trọng

2.2 Tínhchọncông suất động cơtruyên động thang máy

Để tính chọn được công suất động cơ truyền được thang máy cần có các

điều kiện và tham số sau:

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

- Trọng lượng buồng thang

Công suất tính của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính

rị - Hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5+0,8)

Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theo biểu sau:

Trong đó: P.„ - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng

P/¿ - Công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng

Và khi hạ tải:

P., -{[o+ G,]2 +62.nl.vk g10), [KW| (2-4)

7 Trong đó: P.„ - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng

Po, - Công suWấữdiyhscủa động cơ khíha códùng đối trọng

G„ - Khối luợng của đối trọng, [kG]

k -_ Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

Đối với thang máy trở hàng, khi nâng thường là đây tải và khi hạ thường là không tải, nên chọn z = 0,5

Phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy tiến hành

theo các bước sau đây :

a ính lực kéo đặt lên pHli cáp kéo buông thang ở tầng dưới cùng và các lần

dừng tiếp theo :

Trong đó: K,- Số lần dừng của buồng thang

AG, = G/m, - Thay đổi (giảm) khối lượng tải sau mỗi lần dừng

Trong đó: R - Bán kính của puli, [m]

¡ - TỶ số truyền của cơ cấu

rị - Hiệu suất của cơ cấu

c.Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang :

Tổng thời gian này bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian mở máy, hãm máy và tổng thời gian còn lại ( thời gian đóng mở

cửa buồng thang, thời gian ra vào buồng thang của hành khách):

d.Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính mômen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ

e.Xây dựng biểu đô phụ tải chính xác của động cơ truyền động có tính đến

các quá trình quá độ và tiến hành kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn theo

điều kiện phát nóng, quá tải

2.3 Chọn phanh hãm điện từ

Phanh ham điện từ có cơ cấu điện từ dùng để hãm chuyển động của thang máy.phanh hãm điện từ có nhiều kiểu như phang guéc ,phanh dia O day ta chọn loại phanh guốc

Phanh guốc có cấu tạo như sau:

** Cấu tạo của một phanh guốc lò xo

Trong đó: + I là nam châm điện

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

+2 là lò xo + 3 là guốc phanh

+4 là trục động cơ Bình thường nam châm điện không có điện lò xo 2 sẽ tác động vào cấu đòn

bẩy để quốc phanh 3 ép vào trục 4 của động cơ.Khi động cơ được đóng đuiện để

quay thì đồng thời nam châm điện cũng được cấp điện ,hut nắp từ động gây

chuyển động các cơ cấu đòn bẩy kéo căng lò xo 2 để quốc phanh 3 nới lỏng trục động cơ 4.Do đó động cơ có thể quay

Khi động cơ mất điện thì cuộng phanh cũng mất điện lò xo 2 sẽ tác động ép

chặt guốc phanh vào trục động cơ để dừng nhanh

2.4 Chọn bộ chỉnh lưu cầu

Trong mạch điện người ta sử dụng khả năng dẫn điện theo một chiều của đi

ốt để nắn dòng xoay chiều thành dòng một chiều để cấp nguồn cho hai nam

châm điện NCI và NC2

Khi được phân áp thuận thì điôt thông,dẫn dòng ngay và chỉ số dòng điện phụ thuộc vào điện áp nguồn và tổng trở phụ tải Quan hệ giữa điện áp và dòng điện qua điốt gọi là đặc tính von - ampe của điốt và có dạng

** Đặc tính von am pe cua diot

Điôt thông (dẫn dòng qua tải) ở góc vuông thứ nhất ứng với phân áp thuận

và khoá (không cho dòng qua tải ) ở goá vuông thứ ba

Sự chuyển trạng thái thông khoá của điôt không thể xảy ra tức thời mà cần phải có thời gian nhất định nên nếu điện áp tần số xoay chiều quá lớn thì điôt không kịp trạng thái và điôt không làm việc được Trương hợp này phải dùng diôt tần số cao

2.5 Chọn cảm biến

Trong mạch tự động điều khiển ngoài các khâu khống chế điều khiển cho

mạch hoạt động thì các cảm biến tầng cho phép mạch hoạt động một cách chính

xác Trong mạch này ta chọn cảm biến quang Cảm biến quang cho phép xác định vị trí của buồng thang cũng như điều khiển hoạt động của thang máy

Nguyên tắc đo cảm biến quang dịch chuyển:

Ánh phát ra từ nguồn sáng được tập trung bởi thấu kính hội tụ và chiếu thẳng vào vật Tia sáng phản xạ từ vật được tập trung lên dụng cụ cảm biến vị trí (PSD) bằng các thấu kính thu.Nếu vị trí của vật thay đổi hình ảnh vị trí vật hình thành trên (PSD) sẽ khác đi và nếu trạng thái cân bằng của 2 ngõ PSD thay đổi hình ảnh vị trí của vật hình thành trên PSD sẽ khác đi và trạng thái cân bằng của hai PSD cũng thay đổi

Nếu hai ngõ ra A và B tính A/(A+B) và sử dụng các hệ số thích hợp để tăng

hệ số K và C

Khoảng dịch chuyển =A/(A+B).K+C

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Đức /ỗ

Giá trị đo lường không phải là độ rọi nhưng 2 ngõ ra dịch chuyển A và B và chính vì vậy nếu cường độ sáng nhận được vì khoảng cách đến vật thay đổi kết quả nhõ ra tuyến tính tương ứng với sự thay đổi khoảng cách và thay đổi vị trí 2.6 Tính chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện

2.6.1 Tính chọn áp to mát (ATM)

Tatiến hành tính chọn ATM như sau:

Dong điện định mức của ATM I¿„(A).Đây là dòng điện lớn nhất cho phép

ATM lầm việc trong thời gian lâu dài mà không bị tác động Dòng điện này không được nhỏ hơn dòng điện tính toán phụ tải

Dòng điện bảo vệ ngắn mạch của ATM I,„(A).Đây là dòng điện nhỏ nhất

để làm cho ATM tự ngắt chỉ những ATMcó kết cấu kiểu điện từ mới có thông số naỳ.Đối với ATM có kết cấu kiểu điện từ mới có thông số này Đối với ATM loại này khi chọn để ngắt động cơ thì dòng điện này không duoc chọn nhỏ hon dòng khởi động của động cơ (I,„>],„)

Dòng điện bảo vệ quat tải của ATM : 1,=(1,1 1,2)

Điện áp làm việc của ATM không nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện

ma ATM sử dụng U,,

2.6.2 Tính chon Ro le tang va ro le trung gian

Rơ le tầng và rơ le trung gian là các rơ le điện từ hoạt động trên nguyên

tắc của nam châm điện dùng để dóng cắt mạch điệncó công suất nhỏ tần số đóng cắt lớn Tín hiệuđiều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp ta chọn rơ le

Dòng điện định mức: 1,,,=(1,2-1,5)I,

Điện áp làm việc của ro le:U,,

Điện áp định mức của quận hút U,=24V- AC

Tần số lớn nhất đóng cắt cho phép 1800 lần/giờ

Số lượng các cặp tiếp điểm chính phụ thuộc vào chức năng mà rơle điện từ đảm nhiệm

Hệ số nhả của rơ le là tỷ số nhả: k,

Hệ số điều khiển: k„>I1

Thời gian tác động nhanh:T,,=(1-100)ms

2.7 Tổng quan bộ điều khiển lập trình PUC

hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng có modul chính là

modul CPU Các modul còn lại là những modul nhận truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, các modul chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, được gọi chung là modul mở rộng Tất cả các modul được gắn trên những thanh Ray (

Rack)

a Module CPU

là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể có 1 vài cổng vào ra số Các công

vào ra số có trên module CPU được gọi là céng vao/ra onboard

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ PLC S57 300 có nhiêu loại module CPU khác nhau Chúng được đặt tên theo

bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, module

CPU315

Những module cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về công vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ như Module CPU3 12 IFM, Module CPU314 IFM

Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó công

truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Các

loại module này phân biệt với các loại module khác bằng cụm từ DP

(Distributed Port) như là module CPU3 15-DP

Trong luận văn sử dụng loại module 314 IFM sẽ được giới thiệu kĩ ở phần

sau

b Module mở rộng

Các module mở rộng được chia thành 5 Jogi chính:

- PS (Power supply): Module nguồn nuôi Có 3 loại:2A, 5A, 10A

- SM (Signal module): Module mé réng céng tin hiéu vào/ra, bao gồm:

DI (Digital input): Module mở rộng các công vào số Số các công vào số mở

rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module

DO (Digital output): Module mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module

DI/DO (Digital input/ Digital output): Module mở rộng các công vào/ra số

Số các công vào/ra số mở rộng có thê là 8 vao/8 ra hoặc 16 vào/ l6 ra tuỳ từng

loại module

AI (Analog input): Module mở rộng các cổng vào tương tự Số các cổng vào

tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Dức /lỗ

AO (Analog output): Module mở rộng các công ra tương tự Số các cổng

ra tương tự có thê là 2, 4 tuỳ từng loại module

AV/AO (Analog input/ Analog output): Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ

từng loại module

- IM (Interface module): Module ghép nối, nối các module mở rộng lại

với nhau thành 1 khối và được quản lý chung bởi 1 module CPU Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau trên I thanh đỡ gọi là raek Trên mỗi

rack có thể gán nhiều nhất là 8 module mở rộng (không kế module CPU, module

nguồn nuôi Một module CPU S7_300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng module IM

- FM (Function module): Module cé chic nang diéu khién riêng Ví dụ

nhu module PID, module diéu khién động cơ bước

- CP (Communication module): Module phuc vu truyén théng trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

2.7.2 Cấu trúc vùng nhớ CPU

Vùng nhớ của PUC S7-300 được chia thành 3 vùng nhớ cơ bản sau:

-_ Vùng nhớ hệ thống Nhớ hệ thống các dữ liệu vào ra ,bít nhớ ,bộ đếm,bộ thời gian.Bộ nhớ này nằm trên RAM trong các CPU

- Vùng nhớ lưu giữ dùng lưu giữ chương trình người sử dụng trên

RAM của CPU và trên EEPROM trong hoặc card EEPROM cắm ngoài Đối với chương trình lưu dữ trên RAM ở vùng nhớ này có thể xoá bởi

MRES(CPU memory reset)

- _ Vùng nhớ làm việc : bbooj nhớ này có thể chứa các bản sao của các phần tử chương trình đang được CPU thực hiện Vùng nhớ này cũng bao gồm

nhớ tạm thời , được chiếm chỗ cho chương trình khi chương trình được gọi

Dữ liệu trong vùng này chỉ có hiệu lực khi khối đó đang ở trạng thái tích cực Khi khối mới được gọi thì vùng nhớ tạm thời được chiếm chỗ lại

Ngoài ra để thực thi các chương trình CPU còn sở dụng các thanh ghi sau :

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Dức /lỗ Thanh ghi ACCU bao gồm hai thanh ghi 32 bít ACCUI và ACCU2 dùng cho thực hiện các lệnh nạp truyền các phép tính toán học và các lệnh dịch chuyển Thanh ghi địa chỉ bao gồm hai thanh ghi 32 bít AR1 và AR2 dùng làm con

trỏ cho việc định địa chỉ thanh ghi dán tiếp

Thanh ghi địa chỉ khối dữ liệu( Data block) gồm hai thanh ghi 32 bít chứa địa

chỉ của các khối DB đã được mở cùng một lúc có thể mở được hai khối DB, một khối Db được mở cho dùng chung và một khối Db được mở cho dùng riêng cho khối chương trình FB được gọi

Thanh ghi từ trạng thái STW nó gồm 16 bít chứa các thanh ghi đặc biệt như

RLO ,OV,OS,CCO và CC1.Các vùng nhớ cơ sở được tổ chức thành từng nhóm theo chức năng

Đồ án môn hoc GVHD: Nguyễn Đức /ỗ

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CHO THANG MÁY

3.1 MÔ HÌNH THANG MÁY

1 — Khung mô hình bằng nhôm

2- Bộ nút ấn gọi tầng đặt bên trong buồng thang

3- Cửa buồng thang

4- Bộ nút ấn gọi tầng bên ngoài

5- Ngăn đựng thiết bị điều khiển